Гуляев.СИИС / Лекции СИИС / лк 11

СУДОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

1. Основные определения

Работа любого судового технического оборудования (элемента) СЭУ определяется протекающим в нем технологическим или рабочим процессом, который характеризуется совокупностью физических параметров, называемыми показателями (параметрами) процесса.

Надежная и экономичная работа СЭУ возможна лишь при нормальном протекании рабочего процесса, которое возможно лишь при определенных значениях показателя процесса.

Поэтому при эксплуатации СЭУ возникает задача контроля значений показателей процесса. Для своевременной корректировки процесса контроль сводится к получению (путем измерения) и обработке информации о состоянии объекта и внешних условий.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. При этом получается численное отношение между измеренной величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.

Под контролем понимается установление соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой. В результате контроля выдается суждение о состоянии объекта контроля.

Первоначально измерение выполняется с помощью технических средств, а контроль оператором, сравнивавшим измеренные значения параметров с уставками и принимавшим на основании этого сравнения определенные решения.

Усложнение и увеличение числа элементов СЭУ, увеличение скорости протекания рабочих процессов увеличило и количество измерительной информации. Человеку в силу физиологических ограничений стало невозможно быстро обрабатывать такой поток информации. Появилась проблема создания новых средств, способных разгрузить человека от необходимости сбора и обработки интенсивных потоков измерительной информации. Решением этой проблемы привело к появлению информационно-измерительных систем (ИИС).

Под ИИС понимаются системы, предназначенные для автоматического получения количественной информации непосредственно от объекта, путем процедур измерения и контроля, обработки этой информации и выдачи ее в виде совокупности чисел, высказываний, графиков, отражающих состояние данного объекта.

Информация, полученная на выходе ИИС, используется для выработки решения либо оператором, либо системой автоматического управления. Т. е. использование информаций не входит в функции ИИС.

По ГОСТ 8.437– 81:

ИИС – совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) в требуемом виде либо автоматического осуществления логических функций контроля диагностики, идентификации.

Таким образом, в состав ИИС входят измерительные системы, системы контроля, диагностики, идентификации.

Измерительные системы обеспечивают оператора необходимой измерительной информацией о состоянии объекта. Некоторые ИС способны выполнять математическую обработку измерительной информации. Часто вывод информации предусматривается как на цифровую регистрацию, так и на ЭВМ.

Системы автоматического контроля предназначены для сравнения измерительных параметров, характеризующий контролируемый объект со значениями этих параметров (уставками), принятые за нормальные или допустимые. Часто такие системы называют системами централизированного контроля. Информация, выдаваемая системой, носит качественный характер и отвечает на вопрос, находится ли объект в заданном режиме либо вышел за пределы допустимых значений.

Системы технической диагностики на основании результатов измерений выдают обобщенные суждения о состоянии объекта, характере неисправностей и способе их устранения. Это разделение весьма условное. Большинство систем могут одновременно выполнять функции измерения и контроля, измерения и диагностики.

Первые ИИС появились в 60-х годах. Системы первого поколения характеризовались централизированным циклическим получением измерительной информации и обработке ее в основном с помощью входящих в состав ИИС специализированных вычислительных машин, выполненных на базе полупроводниковой техники. По мере развития ЭВМ появились системы, использующие для обработки информации и управления системой ЭВМ. В таких системах использовалась схема централизованного сбора и обработки информации с учетом приоритетов, передача информации осуществлялась с разделением сигналов по времени, отображение информации производилось на центральном пульте. Недостатки таких систем: их надежность определяется надежностью центральных ЭВМ, программное обеспечение имеет большую сложность, требуется большое количество линий связи в составе ввода информации в ЭВМ.

3. Описание структуры и алгоритмов информационно-измерительных систем

Под информационно-измерительными системами (ИИС) понимаются системы, предназначенные для автоматического получения количественной информации непосредственно от объекта путем процедур измерения и контроля, обработки этой информации и выдачи ее в виде совокупности именованных чисел, высказываний, графиков и т.д., отражающих состояние данного объекта.

3.1 Структурные схемы информационно-измерительных систем

Для описания ИИС, объяснения состава функциональных частей и элементов, их назначения и взаимосвязи в системе применяются структурные схемы. Используются следующие обозначения функциональных блоков:

	– первичный преобразователь (датчик)
	– аналоговый преобразователь
	– нормирующий аналоговый преобразователь
	– аналоговый коммутатор
	– аналоговое запоминающее устройство
	– аналоговое устройство сравнения
	– аналоговое вычислительное устройство
	– аналоговый канал связи
	– регистрирующий прибор
	– показывающий прибор
	– аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
	– преобразователь кодов
	– цифровой коммутатор (мультиплексор)
	– цифровое запоминающее устройство
	– цифровое устройство сравнения
	– цифровое вычислительное устройство
	– ЭВМ
	– цифровой канал связи
	– устройство управления
	– цифровое регистрирующее устройство
	– цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)
	– накопитель на магнитных дисках
	– дисплей
	– генератор кодоимпульсных сигналов
	– аналоговое устройство допускового контроля
	– усилитель сигнала
	– цифровой индикатор
	– индикатор результатов контроля (сигнализатор)
	– таймер
	– преобразователь цифровых сигналов
	– накопитель на магнитной ленте (стриммер)
	– исполнительное устройство

Рассмотрим обобщенную структурную схему ИИС. Здесь показано множество датчиков 1, размещенных постоянно в определенных точках или перемещаемых в пространстве (сканирующего типа). Множество аналоговых устройств 2, аналого-цифровые преобразователи 3, цифровая часть 4 и устройства представления информации 5. Элементы системы соединяются между собой через стандартные интерфейсные устройства (на схеме не показаны), которые служат для приема командных сигналов и управления обменом информации.

Управляющее устройство 6 принимает информацию от функциональных блоков, формирует командную информацию для управления работой элементов ИИС, подает команды на исполнительные устройства.

Следует отметить, что ЭВМ может взять на себя ряд операций, выполняемых в представленных блоках, а также функции управляющего устройства.

Реальные ИИС не требуют наличия всех указанных устройств. Структура их определяется требуемыми функциями ИИС.

Обобщенная структурная схема ИИС